校企合作毕业设计

燃气轮机氢氨微混燃烧特性研究

能源与动力工程

资助企业: 东方汽轮机有限公司

企业导师: 田晓晶

指导教师: 徐亮亮 夏溪

项目成员: 鲁景行 康怀超 贝迪

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项目简介

项目概述

  实现碳中和的关键在于转向低碳能源系统,可再生的氢及其载体是低碳能源利用的重要路径。而氨的燃烧过程研究也备受关注。微混燃烧是当前氢燃机最具前景的低污染燃烧技术之一,氢氨混燃是零碳燃料高效利用的重要方式之一,有望为大型动力系统提供零碳能源。本项目拟在微预混氢氨燃烧室中开展喷嘴参数化研究,采用数值模拟和光学可视化实验相结合的研究方法,优化燃烧器头部结构,揭示关键几何参数和工况对火焰结构、热声振荡、污染排放等特性的影响规律和物理机制。

项目目标

1. 开展氢氨微混喷嘴结构和工况的参数化设计,结合仿真模拟和实验数据研究结构参数和气动参数对燃烧稳定性和污染排放等重要燃烧特性的影响规律。

2.开展数值模拟,运用fluent软件研究不同操作工况和局部喷嘴关键几何参数对燃烧特性的影响,为喷嘴优化设计和实验研究提供参考。

3.研究氢氨微混燃烧室的热声振荡特性,采用高速OH*自发光成像和动态压力传感器等设备仪器开展实验测量,分析不同结构参数和工况参数对氢氨微混火焰的非稳态燃烧特性的影响规律和物理机制


项目成果

1. 通过仿真和实验得到优化的燃烧器喷嘴参数和操作参数,基于高速OH*自发光图像分析了火焰的稳态特性,提出新型氢氨微混燃烧器模型。

2. 通过仿真模拟研究了钝体高度、进气孔数以及氢氨掺混比例等因素对燃烧效率与污染物排放的影响,为氢氨燃气轮机燃烧室设计和实验研究提供数值模拟基础。

3.建立了氢氨微混燃烧室热声振荡实验系统。对燃烧室热声振荡频率和压力波动幅值的影响规律进行了研究。分析了火焰的非稳态特性,探究了氢氨混合燃烧室中燃烧不稳定性的物理机制。


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